JP2007275827A - Control method for brushless dc motor of shredder and controller for brushless dc motor of shredder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紙を細かく裁断する細断機(シュレッダ)の駆動に、減速機と共に使用されるブラシレスDCモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスDCモータの制御方法、及び細断機のブラシレスDCモータの制御装置に関するものである。 The present invention relates to a method for controlling a brushless DC motor of a shredder that performs drive control of a brushless DC motor used together with a speed reducer for driving a shredder that shreds paper finely, and a brushless of a shredder. The present invention relates to a DC motor control device.
細断機は、図10に示すように、筐体6の上面に設けられた投入部7から、紙が挿し入れられると、紙検出器4が紙を検知して、カッター1が回転し始め、紙を細かく裁断する。カッター1は、多数の同形円板状の金属板が回転軸に同心に固定された2つの刃が、図1に示すように、互いに噛合って構成されている。2つの刃の各回転軸は、それぞれに固設された2つの歯車が噛合することにより連動回転する。
投入部7には斜面が設けられており、矢印A,Cに示すように、紙は設けられた斜面に沿って挿し入れられる構造になっている。しかし、一時に多量に処理しようと、例えば矢印Bに示すように、斜面に沿わせることなく、多量の紙を一時に投入すると、細断不能となる。また、紙が折り畳んであったり、紙質が硬い場合にも、細断不能となることがある。
As shown in FIG. 10, in the shredding machine, when the paper is inserted from the insertion portion 7 provided on the upper surface of the
The input portion 7 has a slope, and as shown by arrows A and C, the paper is structured to be inserted along the slope. However, if a large amount of paper is put in at a time, as shown by an arrow B, for example, in order to process a large amount at a time, it becomes impossible to shred. Further, even when the paper is folded or the paper quality is hard, shredding may be impossible.
このような場合に備えて、特許文献1には、回転速度が上昇するに応じて、出力トルクが略直線的に急激に低下する(回転速度が低下するに応じて、出力トルクが略直線的に急激に上昇する)出力トルク−回転速度特性を有し、低回転速度時の出力トルクを増大させた文書細断機のモータ制御回路が開示されている。また、回転速度に応じて、モータへの供給電圧を制御すること、及びモータ電流が所定値を超えると、所定時間後にモータを停止又は逆転させることが開示されている。
従来の細断機では、特許文献1に開示されているように、細断不能に陥ると、カッターを自動停止した後、所定時間、自動逆転して細断できなかった紙を排出し、その後、ボタンが操作されると再始動するが、排出した紙が散乱するので、ユーザはそれを掃除しなければならず、余分な作業が必要であった。
また、細断不能状態では、モータが拘束され、停止される迄、大きな電流が流れるので、大きな電力が浪費され、また、細断できなかった紙を排出する逆回転運転でも、余分な電力が消費される。
In the conventional shredding machine, as disclosed in
In a state where shredding is impossible, a large current flows until the motor is restrained and stopped, so that a large amount of power is wasted. In reverse rotation operation for discharging paper that could not be shredded, excess power is consumed. Is consumed.
そこで、時間当たりの細断能力を向上させる為に、細断機のユーザからは、より多量の紙が投入されても、細断不能に陥らず、細断自動停止、紙排出の為の自動逆転運転、及びユーザの再始動操作が不要であると共に、少量の紙が投入されたときは、高速に細断することができる細断機が求められていた。
尚、通常、細断機のカッターには減速機付モータが取付けられており、減速機の減速比を大きくすると、減速機付モータの出力トルクが大きくなり、より多くの紙を細断できるが、少量の紙を細断するときには、処理速度が遅く感じられるという問題がある。
Therefore, in order to improve the shredding ability per hour, even if a larger amount of paper is input from the shredding machine user, shredding is not impossible, automatic shredding and automatic paper ejection. There has been a need for a shredding machine that does not require reverse rotation operation and user restart operation and that can shred at high speed when a small amount of paper is loaded.
Normally, the cutter of the shredder is equipped with a motor with a speed reducer. If the reduction ratio of the speed reducer is increased, the output torque of the motor with the speed reducer increases and more paper can be shredded. When shredding a small amount of paper, there is a problem that the processing speed is felt slow.
また、減速機の減速比を大きくせずに、モータの容量を大きくすると、細断不能に陥り難くなるが、外形が大きくなって部品コストが増大すると共に、消費電力が大きくなり、供給電源のブレーカがトリップする等の問題が生じる。
非特許文献1には、ブラシレスDCモータのモータ電流の通電位相を進めて(進角をつけて)、出力トルク−回転速度特性における出力トルク/回転速度の傾きを緩く(回転速度の上昇に対する出力トルクの低下を小さく)することが開示されている。
In addition, if the motor capacity is increased without increasing the reduction ratio of the reducer, it becomes difficult to shred, but the outer shape becomes larger, the parts cost increases, the power consumption increases, and the power supply Problems such as tripping of the breaker occur.
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第1,2発明では、多量の紙が投入されても、細断不能になり難く、少量の紙が投入されたときは、高速で細断することができる細断機の実現を可能とする細断機のブラシレスDCモータの制御方法を提供することを目的とする。
第3乃至5発明では、多量の紙が投入されても、細断不能になり難く、少量の紙が投入されたときは、高速で細断することができる細断機の実現を可能とする細断機のブラシレスDCモータの制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the circumstances as described above. In the first and second inventions, even when a large amount of paper is inserted, it is difficult to be shredded. An object of the present invention is to provide a control method for a brushless DC motor of a shredder capable of realizing a shredder capable of shredding at high speed.
In the third to fifth inventions, it is difficult to shred even when a large amount of paper is loaded, and it is possible to realize a shredding machine that can shred at high speed when a small amount of paper is loaded. It aims at providing the control apparatus of the brushless DC motor of a shredder.
図9は、従来の減速機付ブラシレスDCモータのT−N特性(出力トルク−回転速度特性)を示す特性図であり、モータ供給電圧V1〜V5(V1>V2>V3>V4>V5)をパラメータとして示している。
図8(a)は、従来より大きい減速比を有する減速機付ブラシレスDCモータのT−N特性を示す特性図であり、このT−N特性では、図9に示すT−N特性に比較して、T/Nの傾きが大きくなっている。これにより、回転速度が0付近の出力トルク(最大出力トルク)は大きくなっているが、出力トルクが0付近の回転速度(最高回転速度)は低くなっている(ここでは、図9と比較してnc分低い)。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the TN characteristic (output torque-rotational speed characteristic) of a conventional brushless DC motor with a reduction gear. Motor supply voltages V1 to V5 (V1>V2>V3>V4> V5) are shown. It is shown as a parameter.
FIG. 8A is a characteristic diagram showing the TN characteristic of a brushless DC motor with a reduction gear having a larger reduction ratio than the conventional one. This TN characteristic is compared with the TN characteristic shown in FIG. Thus, the inclination of T / N is large. As a result, the output torque near the zero rotational speed (maximum output torque) increases, but the rotational speed near the zero output torque (maximum rotational speed) decreases (here, compared with FIG. 9). Nc minutes lower).
図8(b)は、図8(a)と同じ減速比を有する減速機付ブラシレスDCモータに進角を付けた(通電位相を進めた)ときのT−N特性を示す特性図であり、このT−N特性では、図9に示すT−N特性に比較して、T/Nの傾きが小さくなっている。これにより、回転速度が0付近の出力トルク(最大出力トルク)は小さくなっているが、出力トルクが0付近の回転速度(最高回転速度)は高くなっている。 FIG. 8B is a characteristic diagram showing a TN characteristic when an advance angle is added to the brushless DC motor with a reduction gear having the same reduction ratio as that in FIG. In this TN characteristic, the slope of T / N is smaller than the TN characteristic shown in FIG. As a result, the output torque (maximum output torque) when the rotation speed is near 0 is small, but the rotation speed (maximum rotation speed) when the output torque is near 0 is high.
図8(c)は、本発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御方法を示しており、図8(a)と同じ減速比を有する減速機付ブラシレスDCモータで、回転速度が所定値以上の場合に、図8(b)と同様に進角を付けた(通電位相を進めた)ときのT−N特性を示す特性図である。モータ供給電圧V1,V2,V3,V4,V5が高い程、回転速度の各所定値n1,n2,n3,n4,n5は高く設定されている。 FIG.8 (c) has shown the control method of the brushless DC motor of the shredder based on this invention, and is a brushless DC motor with a reduction gear which has the same reduction ratio as Fig.8 (a), and rotational speed is a predetermined value. FIG. 9 is a characteristic diagram showing a TN characteristic when an advance angle is added (an energization phase is advanced) as in FIG. 8B in the above case. As the motor supply voltages V1, V2, V3, V4, and V5 are higher, the predetermined rotational speed values n1, n2, n3, n4, and n5 are set higher.
このT−N特性では、回転速度が所定値未満のときは、図9に示すT−N特性に比較して、T/Nの傾きが大きくなり、回転速度が0付近の出力トルク(最大出力トルク)は大きくなっているので、細断機に多量の紙が投入されたときに細断不能になり難い。また、回転速度が所定値以上のときは、図9に示すT−N特性に比較して、T/Nの傾きが小さくなり、出力トルクが0付近の回転速度(最高回転速度)は高くなっている。これにより、従来より大きい減速比を有する減速機付ブラシレスDCモータを使用しているにも拘わらず、細断機に少量の紙が投入されたときの細断速度を上昇させることができる。 In this TN characteristic, when the rotational speed is less than a predetermined value, the gradient of T / N is larger than that of the TN characteristic shown in FIG. (Torque) is large, and it is difficult to be shredded when a large amount of paper is put into the shredder. Further, when the rotation speed is equal to or higher than a predetermined value, the T / N gradient becomes smaller and the rotation speed near the output torque (maximum rotation speed) becomes higher than the TN characteristic shown in FIG. ing. Thereby, although the brushless DC motor with a reduction gear having a reduction ratio larger than the conventional one is used, the shredding speed when a small amount of paper is put into the shredding machine can be increased.
第1発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御方法は、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスDCモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスDCモータの制御方法において、ブラシレスDCモータの回転速度を検出し、検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、ブラシレスDCモータの通電位相を所定位相分、進めることを特徴とする。 The brushless DC motor control method of the shredding machine according to the first aspect of the present invention includes the drive control of the brushless DC motor used together with the speed reducer for increasing the shredding force for driving the shredding machine for shredding paper. In the control method of the brushless DC motor of the shredding machine to be performed, when the rotational speed of the brushless DC motor is detected, it is determined whether or not the detected rotational speed is equal to or higher than a predetermined speed. The energization phase of the brushless DC motor is advanced by a predetermined phase.
第2発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御方法は、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスDCモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスDCモータの制御方法において、ブラシレスDCモータの回転速度を検出し、検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、前記回転速度に応じてブラシレスDCモータの通電位相を進めることを特徴とする。 The brushless DC motor control method of the shredding machine according to the second aspect of the present invention is the drive control of the brushless DC motor used with the speed reducer for increasing the shredding force to drive the shredding machine for shredding paper. In the control method of the brushless DC motor of the shredding machine to be performed, when the rotational speed of the brushless DC motor is detected, it is determined whether or not the detected rotational speed is equal to or higher than a predetermined speed. The energization phase of the brushless DC motor is advanced according to the rotational speed.
第3発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御装置は、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスDCモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスDCモータの制御装置において、ブラシレスDCモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、該回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときは、ブラシレスDCモータの通電位相を所定位相分、進める手段とを備えることを特徴とする。 The brushless DC motor control device of the shredding machine according to the third aspect of the invention controls the drive control of the brushless DC motor used together with the speed reducer for increasing the shredding force to drive the shredding machine for shredding paper. In a brushless DC motor control apparatus for a shredder, a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the brushless DC motor, and whether or not the rotational speed detected by the rotational speed detecting means is equal to or higher than a predetermined speed is determined. And a means for advancing the energization phase of the brushless DC motor by a predetermined phase when it is determined that the speed is equal to or higher than the predetermined speed.
第1発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御方法、及び第3発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御装置では、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスDCモータの駆動制御を行なう。回転速度検出手段が、ブラシレスDCモータの回転速度を検出し、判定する手段が、回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、進める手段が、ブラシレスDCモータの通電位相を所定位相分進める。 In the control method of the brushless DC motor of the shredding machine according to the first invention and the control device of the brushless DC motor of the shredding machine according to the third invention, the shredding force is applied to the driving of the shredding machine that shreds the paper. The drive control of the brushless DC motor used with the reduction gear for increasing is performed. The rotation speed detection means detects the rotation speed of the brushless DC motor, and the determination means determines whether or not the rotation speed detected by the rotation speed detection means is equal to or higher than a predetermined speed, and determines that it is equal to or higher than the predetermined speed. When it does, the means to advance advances the energization phase of the brushless DC motor by a predetermined phase.
第4発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御装置は、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスDCモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスDCモータの制御装置において、ブラシレスDCモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、該回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときは、前記回転速度に応じてブラシレスDCモータの通電位相を進める手段とを備えることを特徴とする。 The brushless DC motor control device of the shredding machine according to the fourth aspect of the invention controls the drive control of the brushless DC motor used together with the speed reducer for increasing the shredding force to drive the shredding machine for shredding paper. In a brushless DC motor control apparatus for a shredder, a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the brushless DC motor, and whether or not the rotational speed detected by the rotational speed detecting means is equal to or higher than a predetermined speed is determined. And means for advancing the energization phase of the brushless DC motor in accordance with the rotational speed when it is determined that the means is equal to or higher than a predetermined speed.
第2発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御方法、及び第4発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御装置では、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスDCモータの駆動制御を行なう。回転速度検出手段が、ブラシレスDCモータの回転速度を検出し、判定する手段が、回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、検出した回転速度に応じて、進める手段がブラシレスDCモータの通電位相を進める。 In the control method of the brushless DC motor of the shredding machine according to the second invention and the brushless DC motor control device of the shredding machine according to the fourth invention, the shredding force is applied to the driving of the shredding machine for shredding the paper. The drive control of the brushless DC motor used with the reduction gear for increasing is performed. The rotation speed detection means detects the rotation speed of the brushless DC motor, and the determination means determines whether or not the rotation speed detected by the rotation speed detection means is equal to or higher than a predetermined speed, and determines that it is equal to or higher than the predetermined speed. When it does, the means to advance advances the energization phase of a brushless DC motor according to the detected rotational speed.
第5発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御装置は、前記回転速度検出手段は、ブラシレスDCモータのロータ位置検出器からの周期的信号を与えられ、与えられた周期的信号の周波数に応じた電圧信号を回転速度信号として出力する周波数/電圧変換器であることを特徴とする。 In the brushless DC motor control apparatus for a shredder according to the fifth aspect of the present invention, the rotational speed detecting means is given a periodic signal from the rotor position detector of the brushless DC motor, and the frequency of the given periodic signal is set. It is a frequency / voltage converter that outputs a corresponding voltage signal as a rotation speed signal.
第1,2発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御方法によれば、多量の紙が投入されても、細断不能になり難く、少量の紙が投入されたときは、高速で細断することができる細断機の実現を可能とする細断機のブラシレスDCモータの制御方法を実現することができる。 According to the control method of the brushless DC motor of the shredding machine according to the first and second inventions, it is difficult to shred even when a large amount of paper is put in. When a small amount of paper is put in, it is shredded at high speed. It is possible to realize a brushless DC motor control method for a shredder that can realize a shredder that can be cut.
第3乃至5発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御装置によれば、多量の紙が投入されても、細断不能になり難く、少量の紙が投入されたときは、高速で細断することができる細断機の実現を可能とする細断機のブラシレスDCモータの制御装置を実現することができる。 According to the brushless DC motor control device of the shredding machine according to the third to fifth inventions, it is difficult to shred even when a large amount of paper is put in. When a small amount of paper is put in, it is shredded at high speed. It is possible to realize a brushless DC motor control device of a shredder that can realize a shredder that can be cut.
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御方法及び制御装置の実施の形態1が適用される細断機の構成例を模式的に示すブロック図である。
この細断機は、紙の細断屑を受け貯留しておく図示しない容器を収納する筐体6の上部に、紙を細断するカッター1が設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of a shredding machine to which
In this shredding machine, a
カッター1は、多数の同形円板状の金属板が回転軸に同心に固定された2つの刃が、互いに噛合って構成され、一方の刃の回転軸は、減速機2aを介してブラシレスDCモータ2bにより回転駆動される。他方の刃の回転軸は、筐体6側の固定部に回動自在に支持され、両方の刃の各回転軸は、それぞれに固設された2つの歯車が噛合することにより連動回転する。
ブラシレスDCモータ2bは、商用電源5に接続された制御装置3により駆動制御される。
The
The
図2は、図1に示す制御装置3の構成例を示すブロック図である。
この制御装置3は、商用電源5からプラグ端子L1,L2を通じて電力が供給される動力用直流電源回路301が、供給された電力を整流平滑して、動力用直流電力としてIPM(Intelligent Power Module)305及び制御電源回路302に供給する。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
In this
制御電源回路302は、供給された比較的高電圧の動力用直流電力を、制御回路用の低電圧に変換し、マイクロコンピュータ303、通電信号出力回路(ブラシレスDCモータコントローラ)304、IPM305及びF/V(周波数/電圧)変換器306等の制御回路に供給する。
IPM305は、ブラシレスDCモータ2bの駆動回路であり、6個のスイッチング素子を備える三相ブリッジ回路である。各スイッチング素子は、通電信号出力回路304からの通電信号に従って、モータ電流の通流、遮断を行う。
The control
The
通電信号出力回路304は、ブラシレスDCモータコントローラであり、ブラシレスDCモータ2bのロータ位置検出器であるホールセンサ2cからのロータ位置信号を与えられ、与えられたロータ位置信号に基づき、IPM305の各スイッチング素子を開閉する為の各通電信号を出力する。IPM305は、各通電信号の通電時間を制御されることにより、ブラシレスDCモータ2bに印加する電圧を制御する。
通電信号出力回路304は、また、マイクロコンピュータ303(以下、マイコン303と記す)から与えられる進角制御信号Vaに従って、モータ電流の通電位相が進むように、各通電信号の位相を制御する。
The energization
The energization
F/V変換器306は、ブラシレスDCモータ2bのロータ位置検出器であるホールセンサ2cからの、ロータの回転速度に比例した周波数を有するパルス信号(ロータ位置信号)を与えられ、直流電圧である回転速度信号Vsに変換して,マイコン303に与える。
F/V変換器306のVs−N特性(回転速度信号−回転速度特性)は、図5(d)に示すように、回転速度が0⇔NL2⇔N2⇔NL1⇔NL0⇔N4と変化するのに応じて、回転速度信号が、0⇔VsL2⇔Vs2⇔VsL1⇔VsL0⇔Vs4のように、回転速度に比例して変化するようになっている。尚、ロータの回転速度と減速機付ブラシレスDCモータ2bの減速された回転速度とは、当然異なっているが、減速比が一定であり、1対1で対応するので、等価として扱うことができる。
The F /
As shown in FIG. 5D, the Vs-N characteristic (rotational speed signal-rotational speed characteristic) of the F /
紙検出器4は、筐体6の上面に設けられた投入部7付近に設けられ(図10参照)、投入された紙を検知すると、接点FXを閉じて、マイコン303に与えるRUN信号をLowレベルに変化させる。尚、図2では、RUN信号は、接点FXの接点信号であるが、オープンコレクタの無接点信号としても良い。
マイコン303は、紙検出器4から与えられたRUN信号が、始動信号であるLowレベルになると、F/V変換器306からの回転速度信号Vsを読込む。次いで、読込んだ回転速度信号Vsに応じて、予め格納されているプログラムに従って、モータ供給電圧制御信号Ve及び進角制御信号Vaを定め、通電信号出力回路304に与える。
The
The
以下に、このような構成の細断機の制御装置3の動作を、それを示す図3のフローチャート、図4のタイミングチャート及び図5の特性図を参照しながら説明する。
細断機の投入部7に紙が投入され、紙検出器4が、紙を検知し(図10参照)、接点FXを閉じて、RUN信号をLowレベルに変化させると(図4(a))、マイコン303は、運転状態を示す運転信号をオンにする(図4(b))。
The operation of the
When paper is loaded into the loading unit 7 of the shredder, the
紙検出器4が、投入された紙を検知しなくなり、接点FXを開いて、RUN信号をHighレベルに変化させると(図4(a))、マイコン303は、所定時間経過した後、運転信号をオフにする(図4(b)。所定時間経過した後、運転信号をオフにするのは、紙検出器4が紙を検知しなくなっても、まだ細断が終了していない可能性があるので、確実に細断を終了させる為である。
尚、運転信号は、マイコン303に搭載されたソフトウェア内で作成されるが、マイコン303の外部でハードウェア(電子回路)により作成しても良い。
When the
The operation signal is created in software installed in the
マイコン303は、運転信号がオンになると(図3S2)、HighレベルVehのモータ供給電圧制御信号Ve、及びLowレベル0の進角制御信号Vaの通電信号出力回路304への出力を開始し(S4、図5(b)(c))、ブラシレスDCモータ2bを始動させる(図5(d))。
通電信号出力回路304は、モータ供給電圧制御信号Ve(=Veh)及び進角制御信号Va(=0)を与えられている間、こと更に進角制御を行うことなく、IPM305の各スイッチング素子をオン/オフさせる通電信号を出力して、ブラシレスDCモータ2bを駆動する。ブラシレスDCモータ2bは、始動した後は、カッター1が紙を細断する際の負荷に応じて、例えば図5(a)に示すような減速機2aにおける出力トルク(負荷)−回転速度特性に従うように、回転速度が変化する。
When the operation signal is turned on (S2 in FIG. 3), the
While being supplied with the motor supply voltage control signal Ve (= Veh) and the advance angle control signal Va (= 0), the energization
次に、マイコン303は、F/V変換器306からの回転速度信号Vsを読込み(S6)、回転速度信号Vsの値が0以上、Vs2未満であるか否かを判定する(S8)。回転速度信号Vsの値が0以上、Vs2未満であれば、モータ供給電圧制御信号VeをHighレベルVehとし(S22)、進角制御信号VaをLowレベル0として(S24)、通電信号出力回路304へ出力する(S16)。次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する(S18)。
Next, the
ここで、始動時に運転信号がオンになり(S2)、紙の量が少なければ、ブラシレスDCモータ2bは、回転速度Nが上昇してN2以上となり、図5(a)に示すT−N特性上の例えば点AL1(NL1,TL1)が示す特性を取る。その後、多量の紙が投入されて負荷が増加すれば、回転速度Nが低下してN2未満となり、例えば点AL2(NL2,TL2)が示す特性を取ることになる。
このように、回転速度Nが、一旦、N2以上になった後にN2未満に低下してくると、再度、モータ供給電圧制御信号VeをHighレベルVehにし(S22、図5(b))、進角制御信号VaをLowレベル0にする(S24、図5(c))必要がある。
Here, when the operation signal is turned on at the time of start (S2) and the amount of paper is small, the
As described above, once the rotational speed N becomes N2 or more and then decreases to less than N2, the motor supply voltage control signal Ve is set to the high level Veh again (S22, FIG. 5 (b)), and the advance. It is necessary to set the angle control signal Va to low level 0 (S24, FIG. 5C).
マイコン303は、回転速度信号Vsの値が0以上、Vs2未満でなければ(S8)、回転速度信号Vsの値がVs2以上、Vs4以下であるか否かを判定する(S10)。回転速度信号Vsの値がVs2以上、Vs4以下であれば、Ve=Veh(S12)、Va=Vah(S14)とする。つまり、モータ供給電圧制御信号Veは変化させず、進角制御信号Vaは、通電位相を所定位相分進める為の値Vahにして出力し始め(S16、図5(c))、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する(S18)。
通電信号出力回路304は、進角制御信号Va(=Vah)を与えられている間、ブラシレスDCモータ2bへの通電位相を所定位相分進めておく。
If the value of the rotation speed signal Vs is not greater than 0 and less than Vs2 (S8), the
The energization
マイコン303は、回転速度信号Vsの値がVs2以上、Vs4以下でなければ(S10)、モータ供給電圧制御信号Ve(=Veh)及び進角制御信号Va(=0)を変化させずにそのまま出力し続け(S16)、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する(S18)。尚、回転速度信号Vsの値がVs2以上、Vs4以下でないとき(S10)は、エラーの虞があり、この判定が複数回連続したときは、エラー表示、運転停止等の処理を行うようにしても良い。
The
マイコン303は、運転信号がオンであれば(S18)、F/V変換器306からの回転速度信号Vsを読込み(S6)、回転速度信号Vsの値が0以上、Vs2未満であるか否かを判定する(S8)。
マイコン303は、運転信号がオンでなければ(S18、図4(b))、Lowレベル0のモータ供給電圧制御信号Ve、及びLowレベル0の進角制御信号Vaの通電信号出力回路304への出力を開始し(S20、図5(b)(c))、ブラシレスDCモータ2bを停止させる(図5(d))。次いで、運転信号がオンになる迄待機する(S2)。
If the operation signal is on (S18), the
If the operation signal is not ON (S18, FIG. 4B), the
以上のようなマイコン303の動作により、回転速度信号Vsが0≦Vs<Vs2であるときは、ブラシレスDCモータ2b(減速機2a)は、回転速度Nが0≦N<N2であり、図5(a)に示すT−N特性では、点A0(0,T0)〜A2(N2,T2)間の直線上の点AL2(NL2,TL2)が示すT−N特性を取る。
ここで、減速機2aの減速比は、従来の細断機より大きくしているので、点A0〜A2間の直線の傾きは、従来のT−N特性より大きくなっており、回転速度Nが0付近の最大出力トルクは従来より大きく、多量の紙が投入されても、細断不能になり難い。
When the rotational speed signal Vs is 0 ≦ Vs <Vs2 by the operation of the
Here, since the reduction ratio of the
回転速度信号VsがVs2≦Vs≦Vs4であるときは、ブラシレスDCモータ2b(減速機2a)は、回転速度NがN2≦N≦N4であり、図5(a)に示すT−N特性では、点A2(N2,T2)〜A4(N4,T4)間の直線上の点AL1(NL1,TL1)が示すT−N特性を取る。尚、点AL0(NL0,TL0))は、カッター1を駆動する為のみの最小出力トルク(TL0)を示す。
ここで、回転速度信号VsがVs2≦Vs≦Vs4であるときは、通電位相が所定位相進められるので、点A2〜A4間の直線の傾きは、点A0〜A2間の傾きに比べて小さくなっている。その為、少量の紙が投入され、出力トルクが小さいときでも、充分な高回転速度を得ることができ、ユーザは、細断速度が遅いと感じることはない。
When the rotation speed signal Vs is Vs2 ≦ Vs ≦ Vs4, the
Here, when the rotation speed signal Vs is Vs2 ≦ Vs ≦ Vs4, the energization phase is advanced by a predetermined phase, so that the slope of the straight line between the points A2 to A4 is smaller than the slope between the points A0 to A2. ing. Therefore, even when a small amount of paper is loaded and the output torque is small, a sufficiently high rotation speed can be obtained, and the user does not feel that the shredding speed is slow.
(実施の形態2)
図6は、本発明に係る細断機のブラシレスDCモータの制御方法及び制御装置の実施の形態2が適用される細断機の制御装置の動作を示すフローチャートである。尚、本実施の形態2が適用される細断機の構成は、実施の形態1が適用される細断機の構成(図1,2)と同様であるので、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control device for the shredder to which the second embodiment of the control method and control device for the brushless DC motor of the shredder according to the present invention is applied. In addition, since the structure of the shredder to which this
以下に、本実施の形態2が適用される細断機の制御装置3の動作を、それを示す図6のフローチャート、図4のタイミングチャート及び図7の特性図を参照しながら説明する。
細断機の投入部7に紙が投入され、紙検出器4が、紙を検知し(図10参照)、接点FXを閉じて、RUN信号をLowレベルに変化させると(図4(a))、運転状態を示す運転信号をオンにする(図4(b))。
紙検出器4が、投入された紙を検知しなくなり、接点FXを開いて、RUN信号をHighレベルに変化させると(図4(a))、マイコン303は、所定時間経過した後、運転信号をオフにする(図4(b))。
The operation of the shredding
When paper is loaded into the loading unit 7 of the shredder, the
When the
マイコン303は、運転信号がオンになると(図6S30)、HighレベルVehのモータ供給電圧制御信号Ve、及びLowレベル0の進角制御信号Vaの通電信号出力回路304への出力を開始し(S32、図7(b)(c))、ブラシレスDCモータ2bを始動させる(図7(d))。
通電信号出力回路304は、モータ供給電圧制御信号Ve(=Veh)及び進角制御信号Va(=0)を与えられている間、こと更に進角制御を行うことなく、IPM305の各スイッチング素子をオン/オフさせる通電信号を出力して、ブラシレスDCモータ2bを駆動する。ブラシレスDCモータ2bは、始動した後は、カッター1が紙を細断する際の負荷に応じて、例えば図7(a)に示すような減速機2aにおける出力トルク(負荷)−回転速度特性に従うように、回転速度が変化する。
When the operation signal is turned on (S30 in FIG. 6), the
While being supplied with the motor supply voltage control signal Ve (= Veh) and the advance angle control signal Va (= 0), the energization
次に、マイコン303は、F/V変換器306からの回転速度信号Vsを読込み(S34)、回転速度信号Vsの値が0以上、Vs2未満であるか否かを判定する(S36)。回転速度信号Vsの値が0以上、Vs2未満であれば、モータ供給電圧制御信号VeをHighレベルVehとし(S56)、進角制御信号VaをLowレベル0として(S58)、通電信号出力回路304へ出力する(S50)。次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する(S52)。
Next, the
ここで、始動時に運転信号がオンになり(S30)、紙の量が少なければ、ブラシレスDCモータ2bは、回転速度Nが上昇してN2以上となり、図7(a)に示すT−N特性上の例えば点AL1(NL1,TL1)が示す特性を取る。その後、多量の紙が投入されて負荷が増加すれば、回転速度Nが低下してN2未満となり、例えば点AL2(NL2,TL2)が示す特性を取ることになる。
このように、回転速度Nが、一旦、N2以上になった後にN2未満に低下してくると、再度、モータ供給電圧制御信号VeをHighレベルVehにし(S56、図7(b))、進角制御信号VaをLowレベル0にする(S58、図7(c))必要がある。
Here, when the operation signal is turned on at the start (S30) and the amount of paper is small, the
In this way, once the rotational speed N becomes equal to or higher than N2 and then decreases to less than N2, the motor supply voltage control signal Ve is set to the high level Veh again (S56, FIG. 7B), and the process proceeds. It is necessary to set the angle control signal Va to low level 0 (S58, FIG. 7C).
マイコン303は、回転速度信号Vsの値が0以上、Vs2未満でなければ(S36)、回転速度信号Vsの値がVs2以上、Vs3以下であるか否かを判定する(S38)。回転速度信号Vsの値がVs2以上、Vs3以下であれば、Ve=Veh(S42)、Va=G(Vs)(S44)とする。つまり、モータ供給電圧制御信号Veは変化させず、進角制御信号Vaは、通電位相を回転速度信号Vsに応じた位相分進める為の値G(Vs)にして出力し始め(S50、図7(c))、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する(S52)。
通電信号出力回路304は、進角制御信号Va(=G(Vs))を与えられ、ブラシレスDCモータ2bへの通電位相を、進角制御信号Vaに応じた位相分進める。
If the value of the rotation speed signal Vs is not greater than 0 and less than Vs2 (S36), the
The energization
マイコン303は、回転速度信号Vsの値がVs2以上、Vs3以下でなければ(S38)、回転速度信号Vsの値がVs3を超え、Vs4以下であるか否かを判定する(S40)。回転速度信号Vsの値がVs3超、Vs4以下であれば、Ve=Veh(S46)、Va=Vah(S48)とする。つまり、モータ供給電圧制御信号Veは変化させず、進角制御信号Vaは、通電位相を所定位相分進める為の値Vahにして出力し始め(S50、図7(c))、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する(S52)。
通電信号出力回路304は、進角制御信号Va(=Vah))を与えられ、ブラシレスDCモータ2bへの通電位相を、所定位相分進めておく。
The
The energization
マイコン303は、回転速度信号Vsの値がVs3超、Vs4以下でなければ(S40)、モータ供給電圧制御信号Ve(=Veh)及び進角制御信号Va(=0)を変化させずにそのまま出力し続け(S50)、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する(S52)。尚、回転速度信号Vsの値がVs3超、Vs4以下でないとき(S40)は、エラーの虞があり、この判定が複数回連続したときは、エラー表示、運転停止等の処理を行うようにしても良い。
The
マイコン303は、運転信号がオンであれば(S52、図4(b))、F/V変換器306からの回転速度信号Vsを読込み(S34)、回転速度信号Vsの値が0以上、Vs2未満であるか否かを判定する(S36)。
マイコン303は、運転信号がオンでなければ(S52、図4(b))、Lowレベル0のモータ供給電圧制御信号Ve、及びLowレベル0の進角制御信号Vaの通電信号出力回路304への出力を開始し(S54、図7(b)(c))、ブラシレスDCモータ2bを停止させる(図7(d))。次いで、運転信号がオンになる迄待機する(S30)。
If the operation signal is ON (S52, FIG. 4B), the
If the operation signal is not on (S52, FIG. 4B), the
以上のようなマイコン303の動作により、回転速度信号Vsが0≦Vs<Vs2であるときは、ブラシレスDCモータ2b(減速機2a)は、回転速度Nが0≦N<N2であり、図7(a)に示すT−N特性では、点A0(0,T0)〜A2(N2,T2)間の直線上の点AL2(NL2,TL2)が示すT−N特性を取る。
ここで、減速機2aの減速比は、従来の細断機より大きくしているので、点A0〜A2間の直線の傾きは、従来のT−N特性より大きくなっており、回転速度Nが0付近の最大出力トルクは従来より大きく、多量の紙が投入されても、細断不能になり難い。
When the rotational speed signal Vs is 0 ≦ Vs <Vs2 by the operation of the
Here, since the reduction ratio of the
回転速度信号VsがVs2≦Vs≦Vs3であるときは、ブラシレスDCモータ2b(減速機2a)は、回転速度NがN2≦N≦N3であり、図7(a)に示すT−N特性では、点A2(N2,T2)〜A3(N3,T3)間の曲線上の点が示すT−N特性を取る。この区間では、進角制御信号Vaは、回転速度信号Vsに応じた値Va=G(Vs)、つまり、回転速度N(N2〜N3)に応じた値を取り、通電信号出力回路304は、ブラシレスDCモータ2bへの通電位相を回転速度Nに応じた位相分進める。
マイコン303は、回転速度信号Vs(Vs2≦Vs≦Vs3)が大きくなるに従って、通電位相の進角を大きくする進角制御信号Vaを出力する為のルックアップテーブルを内蔵している。
When the rotation speed signal Vs is Vs2 ≦ Vs ≦ Vs3, the
The
回転速度信号VsがVs3<Vs≦Vs4であるときは、通電位相が所定位相進められるので、点A3〜A4間の直線の傾きは、点A0〜A3間の傾きに比べて小さくなっている。その為、少量の紙が投入され、出力トルクが小さいときでも、充分な高回転速度を得ることができ、ユーザは、細断速度が遅いと感じることはない。
尚、点AL0(NL0,TL0))は、カッター1を駆動する為のみの最小出力トルク(TL0)を示す。
When the rotation speed signal Vs is Vs3 <Vs ≦ Vs4, the energization phase is advanced by a predetermined phase, so the slope of the straight line between the points A3 to A4 is smaller than the slope between the points A0 to A3. Therefore, even when a small amount of paper is loaded and the output torque is small, a sufficiently high rotation speed can be obtained, and the user does not feel that the shredding speed is slow.
The point AL0 (NL0, TL0)) indicates the minimum output torque (TL0) only for driving the
1 カッター
2a 減速機
2b ブラシレスDCモータ
2c ホールセンサ(ロータ位置検出器)
3 制御装置
4 紙検出器
6 筐体
7 投入部
303 マイクロコンピュータ(マイコン)
304 通電信号出力回路
305 IPM(Intelligent Power Module)
306 F/V変換器
1
3
304 Energization
306 F / V converter
Claims (5)
ブラシレスDCモータの回転速度を検出し、検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、ブラシレスDCモータの通電位相を所定位相分、進めることを特徴とする細断機のブラシレスDCモータの制御方法。 In a control method of a brushless DC motor of a shredder that controls driving of a brushless DC motor used together with a speed reducer for increasing shredding force for driving a shredder that shreds paper,
The rotational speed of the brushless DC motor is detected, and it is determined whether or not the detected rotational speed is equal to or higher than a predetermined speed. When it is determined that the rotational speed is equal to or higher than the predetermined speed, the energization phase of the brushless DC motor is advanced by a predetermined phase. A control method for a brushless DC motor of a shredder characterized by the above.
ブラシレスDCモータの回転速度を検出し、検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、前記回転速度に応じてブラシレスDCモータの通電位相を進めることを特徴とする細断機のブラシレスDCモータの制御方法。 In a control method of a brushless DC motor of a shredder that controls driving of a brushless DC motor used together with a speed reducer for increasing shredding force for driving a shredder that shreds paper,
The rotational speed of the brushless DC motor is detected, it is determined whether or not the detected rotational speed is equal to or higher than a predetermined speed. When it is determined that the detected rotational speed is equal to or higher than the predetermined speed, the energization phase of the brushless DC motor is determined according to the rotational speed. The control method of the brushless DC motor of the shredder characterized by advancing.
ブラシレスDCモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、該回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときは、ブラシレスDCモータの通電位相を所定位相分、進める手段とを備えることを特徴とする細断機のブラシレスDCモータの制御装置。 In a control device for a brushless DC motor of a shredder that controls the drive of a brushless DC motor used together with a speed reducer for increasing shredding force for driving a shredder that shreds paper,
Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the brushless DC motor, means for determining whether the rotation speed detected by the rotation speed detection means is equal to or higher than a predetermined speed, and determination that the means is equal to or higher than a predetermined speed And a means for advancing the energization phase of the brushless DC motor by a predetermined phase when the brushless DC motor is controlled.
ブラシレスDCモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、該回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときは、前記回転速度に応じてブラシレスDCモータの通電位相を進める手段とを備えることを特徴とする細断機のブラシレスDCモータの制御装置。 In a control device for a brushless DC motor of a shredder that controls the drive of a brushless DC motor used together with a speed reducer for increasing shredding force for driving a shredder that shreds paper,
Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the brushless DC motor, means for determining whether the rotation speed detected by the rotation speed detection means is equal to or higher than a predetermined speed, and determination that the means is equal to or higher than a predetermined speed And a means for advancing the energization phase of the brushless DC motor in accordance with the rotational speed.
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